大型越江隧道工程盾构选型关键参数与控制

采用盾构工法进行隧道掘进时,最为关键的第一步就是盾构选型。如盾构机型式选择合理,即选型时全面考虑了盾构机掘进中所处的地质环境以及施工环境的要求,则对于确保施工质量和进度将大有裨益。反之,若选型失误,则易于发生故障,增加施工难度。主要以上海地区越江盾构隧道工程案例为基础,研究明确了大型越江隧道工程盾构选型的关键参数,包括场址的水文地质和工程地质特点、环保因素以及工程设计条件等;结合工程实践,明确了软土地区越江隧道盾构选型的控制要点,包括刀盘设计及刀具配置、推进系统与刀盘驱动系统设计优化、密封系统选择等;最后,提出了软土地区越江隧道的盾构选型策略。     

成都地铁天府广场至省体育馆区间盾构机选型

某盾构区间的工程地质情况和施工条件，就其盾构机的选型进行了分析，对盾构机的刀盘、刀具的形式以及布置等进行了阐述，同时对关键参数进行了计算，最终确定选择加泥式土压平衡盾构。     

软硬复合地层大直径泥水盾构机选型及适应性分析

通过对杭州环城北路～天目山路提升改造工程进行分析,基于该盾构区间长距离、上软下硬地层、下穿既有地铁线路等复杂地质情况对盾构机的适应性要求,针对性地设计了刀盘、刀具、主驱动等盾构机结构的具体参数,并对施工经验进行了总结分析,为今后类似工程的盾构机选型提供一定的参考价值。     

福州滨海软硬交替地层盾构机选型及可靠性分析

地质条件是盾构机选型的重要依据,以福州地铁4号线某区间隧道工程为例,针对研究区滨海软硬交替地层开展了盾构机选型,并从盾构机的整体功能、刀盘性能、盾尾强度等方面进行了可靠性分析,可为类似地质条件的盾构选型提供参考。     

盾构液压系统污染处理

盾构机的主要动作都是由液压系统完成的 ,包括刀盘驱动、盾构推进及铰接机构、螺旋输送机、管片安装机、管片输送机构、注浆泵系统、液压油冷却及过滤系统 ,共七大系统。整个液压系统包含多个小系统 ,含有液压闭式回路、开式回路和控制回路等。盾构液压系统的特点是系统复杂、工作压力高、流量大 ,执行机构动作准确 ,是一个精密的大型液压系统。盾构机主要液压系统参数 :刀盘驱动液压系统功率　kW 6 30补油泵液压系统功率　kW 37控制回路液压系统功率　kW 5 5盾构推进及铰接液压系统功率　kW 5 5辅助液压系统功率　kW 2 5注浆泵液压系统…     

地铁盾构机穿越复杂地质施工技术

以大连地铁4号线工程为例,针对地铁盾构机穿越软硬不均地层、地层孤石等复杂地质条件进行研究,通过盾构机选型、刀盘选择、配套盾构装置、排土输送和控制速度等有效措施,促使盾构掘进顺利穿过复杂地质,提高盾构掘进的质量水平.     

不截流条件下长距离穿湖盾构的选型及控制参数研究

湖底富水砂砾黏土地层具有水压高、渗水性强、地下水径流通畅和补给迅速以及自稳能力较差、卵石粒径大等特点,盾构在不截流条件下长距离和小半径曲线穿湖施工常面临由于大粒径卵石排除困难、刀盘和刀具磨损严重、盾构机卡壳、管片损伤、地层扰动造成的塑性区隆沉开裂和贯通、停机进行刀盘刀具更换或修复难度大等风险。本文以北京地铁14号线盾构隧道下穿朝阳公园北湖和南湖工程为背景,对盾构机选型中的外径、刀盘开口率、刀具磨损量、刀盘扭矩和排土量等重要参数进行了计算分析和合理性验证。同时提出了辐条式土压平衡盾构在富水砂砾黏土地层中长距离下穿湖泊的合理掘进参数和相关控制措施,并通过井下监控和地面监控实时跟踪盾构机掘进姿态来保证盾构顺利掘进。最后工程实践表明辐条式土压平衡盾构在富水砂砾黏土地层应用可行。     

富水砂卵石地层盾构机选型与参数优化分析

针对西安地铁六号线长距离隧道盾构下穿富水砂卵石地层，结合已有的掘进技术经验，对选型主控因素进行了分析，确定了该区域盾构掘进选用土压平衡盾构机的选型方案。内容着重对6 m直径的V字坡隧道工程选用的盾构机外径、刀盘、刀具进行了理论计算与设计；结合现场实测数据的反馈，结果表明对盾构姿态、掘进速度、同步注浆等掘进参数不断优化，有效解决了刀盘结泥饼、刀具磨损等施工问题。     

盾构施工中人工挖孔换刀法的应用——应用于北京地铁6号线慈寿寺-花园桥区间工程

本文结合北京地铁6号线4标慈寿寺站~花园桥站区间盾构施工,论述了由于盾构穿越砂卵石过程中盾构机刀盘将不可避免的产生磨损,为了保证盾构的持续掘进能力并顺利接收,预先在区间线路上设置2处刀盘检查维修点,进行降水并做人工挖孔准备,等盾构机到达位置后,进行人工挖孔并对刀盘进行检查和维修,维持刀盘的切削能力,保证盾构持续的掘进能力直至接收井。     

成都砂卵石地层盾构机选型及技术应用

研究成都温江区域的地质和水文条件,分析了砂卵石地层盾构施工难点,基于土压平衡的原理,研究盾构机推进时保持土仓内的土压力。研究了盾构机大开口率刀盘及带式螺旋输送机在砂卵石层掘进施工的适应性,探讨并提出了针对盾构机在该区域施工时地面沉降控制不好、刀盘易卡死、螺旋轴卡死断裂等问题及解决方案,提供了盾构机选型方案。     

土压平衡盾构在砂卵石地层长距离穿越河流施工关键技术

从盾构机的改造,浆液配比试验,渣土改良等几个方面论述了土压平衡盾构隧道长距离穿越砂卵石地层并穿越河流的施工技术。在试掘进阶段对盾构掘进主要控制参数包括推进速度、刀盘推力、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、注浆参数等进行了调整。在掘进过程中严格按照试掘进阶段的参数执行。实施效果表明,完全达到了刀盘刀具的耐磨性要求,保证了盾构机在砂卵石地层中长距离穿越河流的安全。     

复合地层条件下盾构选型的风险分析

以广州复合地层条件下的盾构选型为例,从刀盘刀具对地层的适应性、盾构掘进模式及其工作参数选择出发,分析复合地层条件下采用盾构法施工时,盾构机选型的风险.结果表明,盾构机选型是复杂地层条件下地铁隧道施工的一项重要风险因素,并给出盾构在复合地层中掘进时的选型建议,可为类似工程条件下盾构机选型提供参考.     

富水砂卵石地层地铁盾构施工若干问题及对策

成都地铁工程大规模穿越市域富水砂卵石地层,该地层具有地下水位高、卵漂石含量高和卵石强度高等“三高”特点。一号线前期大量出现刀盘刀具磨耗严重、换刀频繁、带压换刀失效、刀盘结泥饼等现象,严重制约了盾构的掘进效率。在回顾成都地铁一号线一期工程前期盾构选型和施工的若干问题的基础上,提出并总结了富水砂卵石地层盾构选型和配置的一些具体对策,包括:树立“排出为主,破碎为辅”的地层处治理念,调整刀盘和螺旋出土器的结构型式、刀盘开口率、刀具布置型式,改进同步注浆浆液配比,优化泡沫系统和搅拌系统,改进碴土改良系统等。成都地铁一号线一期工程中后期以及二号线一期工程的施工实践表明:以上调整是有效的,盾构换刀距离和盾构施工平均月进度都获得了显著提高。     

复杂地层土压平衡盾构推力和刀盘扭矩计算研究

千斤顶推力、刀盘扭矩是盾构设计制造及掘进的重要控制参数。通过对盾构推进过程中盾构与围岩相互作用规律的分析,系统分析了土压平衡盾构总推力、刀盘扭矩的影响因素。提出了考虑刀盘挤土效应及土舱内压力分布模式影响的推力计算修正公式,及综合考虑了刀盘挤土效应与开挖面土体渗透性的刀盘扭矩计算修正公式。通过对深圳地铁二号线香香区间掘进载荷实测数据的分析,对修正公式在复杂地质条件下的适应性进行了验证。该修正公式对复杂地层中土压平衡盾构掘进载荷的确定有一定的指导意义,可用于盾构刀盘装备扭矩设计和施工参数的预测。     

海底隧道盾构刀盘刀具选型综述

盾构机的合理刀盘选型及刀具配置是确保正常掘进的重要基础。海底盾构隧道在施工过程中可能面临更为复杂多变的地质情况,对盾构刀盘刀具的选型及其地层适应性提出了很高要求。为更好地指导珠三角水资源配置工程海底隧道的工程实践和研究,对国内代表性海底盾构隧道工程的刀盘刀具选型及优化措施进行了回顾,随后重点分析当前代表性海底盾构隧道工程建设过程中存在的主要挑战与相应研究思路。分析结果表明,进一步研究的重难点主要有刀具适应性理论及技术研究、刀盘刀具耐磨材料研究、刀盘刀具监测装置的研制与开发和常压换刀刀盘换刀技术的优化。     

用于复杂地层的φ4.65m复合盾构掘进机

该文详细介绍准4.65m复合盾构掘进机的构造和主要技术参数,并着重介绍了刀盘系统、推进系统、螺旋输送机、管片拼装机、液压系统、集中润滑系统、加泥系统、盾尾系统、车架系统等的构造、功能和特点。最后,针对深圳水库截排工程水库隧道地质条件复杂、隧道同一断面土质软硬变化很大的情况,应用复合盾构以面板式刀盘、混合型布刀进行施工,取得了成功。可供类似地质条件盾构掘进机设计与施工借鉴。     

基于长短时记忆网络的盾构机刀盘扭矩实时预测

盾构机是土质隧道开挖的优质工程机械,被广泛应用在地铁建设。刀盘扭矩是保证盾构正常推进的关键参数,能被精确实时预测对预防灾难事故、确保施工正常推进具有极高的指导意义。针对现有扭矩预测多为计算平均值的问题,提出一种基于长短时记忆(Long-Short Term Memory,LSTM)网络的扭矩实时预测模型。首先通过分析盾构机状态参数与扭矩的相关性,选择一组关键状态参数,降低输入维度;然后建立LSTM扭矩预测模型;最后利用该模型在归一化后的实际数据集上进行验证并与BP网络模型对比。试验结果表明,该模型在测试集上均方差为0.002 81,平均绝对误差为0.036 7,均优于BP网络;该模型具有良好的预测能力与泛化性能,能够很好地拟合关键状态参数与刀盘扭矩之间的非线性关系。     

高强度基岩爆破预处理泥水盾构掘进特征研究

泥水盾构在高强度基岩地层中掘进,盾构自身刀具无法有效破岩,采用基岩爆破预处理的控制钻爆法能严格控制破碎碴块体量,提高刀具破岩能力,但盾构施工过程中,掘进参数与岩石之间关系非常复杂。以台山核电站取水隧道为背景,对现场获得的工作数据进行挖掘,分析基岩爆破前后地层中盾构刀盘推力、刀盘扭矩及掘进速度的参数的选用特点。在此基础上,引入参数转换量FPI、TPI指数及比能进行研究,研究表明,未经处理基岩地层,岩石强度过高,刀盘推力先达到最大值,但切深很浅,扭矩很难发挥最大能力;经爆破处理后,基岩岩体受到不同程度破碎,盾构机推力及扭矩能有效发挥其功能,掘进效能提高。因此,在盾构机的工作负荷范围内,应依据基岩岩体破碎效果,调整刀盘推力和扭矩,使之更好地适应地层,力争达到高效安全的掘进目的。     

EPB盾构掘进机关键参数设计计算与软件实现

土压平衡(EPB)盾构掘进机是目前国际、国内隧道施工的主力机型,为满足复杂的设计要求和工程施工要求,需要对其关键参数进行计算,其中盾构的外载荷、刀盘转矩、盾体推力和主驱动功率等是土压平衡盾构的主要关键参数,对土压平衡盾构的设计、选型和控制方法的选择有着重要的指导意义。对上述参数进行了分析计算,并基于C++Builder开发了土压平衡盾构掘进机关键参数设计计算软件。最后通过实例检验,表明该软件计算精确,效率高,能够保证盾构性能可靠,满足施工要求。     

激光熔覆盾构滚刀刀圈在复合地层中的应用

随着中国盾构施工的发展,盾构施工面临的地质条件越来越复杂,盾构机的刀具选型和刀具的材质选择也变得越来越重要。通过采用先进的激光熔覆技术,使用镍基碳化钨复合材料粉末,研究开发新型工艺,在盾构机滚刀刀圈上利用冶金制成耐磨性熔覆层。耐磨性熔覆层具有超高硬度、耐磨性能优异以及刀具整体韧性好等特性。通过实验室模拟试验和现场实际使用证明,激光熔覆盾构滚刀刀圈在面对复杂地质条件时,能够有效降低刀圈的磨损情况,延长滚刀使用寿命,降低施工成本。